傅 騫 章夢瑤

?

實體編程的教育應用與啟示

傅 騫 章夢瑤

（北京師范大學 教育技術學院，北京 100875）

實體編程是一種特殊的編程形式，具有操作直接、編程簡單、交互性強三個基本特征。實體編程在教育中的應用涉及編程與多個學科的融合以及對學生多元能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)階段，國內外實體編程的研究都處于起步階段，尚未成熟。文章通過對已有的實體編程教育應用案例進行分析歸納后發(fā)現(xiàn)，實體編程具有較強的易用性，可以較好地促進各類學科知識的學習、高階思維能力的培養(yǎng)和協(xié)同建構能力的提升，但目前也存在產(chǎn)品教育屬性不突出、實驗研究缺乏、教育功能單一等問題。基于此，文章從產(chǎn)品設計、課程設計、研究設計和生態(tài)發(fā)展四個方面對實體編程的發(fā)展提出了自己的設想。

實體編程；教育應用；編程教育

引言

2017年8月，國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣[1]。美國于2016年11月發(fā)布的《K-12計算機科學框架》將“算法與編程”列入計算機科學領域的五大核心概念之一，并致力于幫助人們理解編程是如何影響計算機之外的世界的，以及編程和數(shù)據(jù)是如何與數(shù)學、科學甚至是歷史和藝術等學科產(chǎn)生互動的[2]。編程教育是計算機科學教育的一個重要部分，它對幫助學生理解復雜概念，培養(yǎng)學生高階思維方式有重要作用。目前，在中小學開展編程教育已漸成趨勢。伴隨編程教育的發(fā)展，編程教學的軟硬件形式變得更加多樣化。編程教育在實踐中與教育教學的需求不斷磨合，形成了文本編程之外的另外兩種編程形式：以Scratch、Mixly、Alice等編程軟件為代表的圖形化編程和以Programmable Bricks為代表的實體編程（Tangible Programming）。目前，圖形化編程已為大眾所熟悉，并廣泛應用于中小學創(chuàng)新教育的課堂；而實體編程作為一種特殊的編程形式，尚未得到有效的了解和研究。

實體編程自20世紀60年代中期開始萌芽，并于1993年由日本學者鈴木英之、加藤浩[3]明確提出。他們在一項研究中基于有形用戶界面設計了一套特殊的編程規(guī)則，并將此稱為“有形的編程語言”（Tangible Programming Language）。實體編程在圖形化編程語言的基礎上，將屏幕中的代碼塊實物化，封裝到類似于樂高積木的實物模塊當中。這些實物模塊被賦予不同的屬性或功能，如函數(shù)、變量、邏輯、傳感器等。它們可以通過不同的堆疊方式表達程序邏輯，并對指令做出響應。這種基于現(xiàn)實世界的編程方式的出現(xiàn)，為教育者解開了諸多環(huán)境和工具上的限制，為低齡學習者的編程活動提供了更大的探索空間。當前，學術界對實體編程尚無明確定義。本研究基于相關研究成果，將實體編程視為一種以實物連接的方式表示執(zhí)行序列并由對應裝置產(chǎn)生交互結果的人機交互方式，即以實物操作方式描述一個程序的過程。在實際應用中，實體編程主要指通過操作現(xiàn)實世界中的物理模塊，采用模塊拼接的方式構建、表達計算機程序指令的運行過程。

一 實體編程的基本特征

相較于傳統(tǒng)文本和圖形化編程形式，實體編程的主要特征可歸納為以下三點：

①使用直接的物理操作。實體編程指令的物理形態(tài)主要為塊、按鈕和卡片，它改變了通過鍵盤輸入代碼和鼠標拖動圖標的編程形式，避開了低齡兒童在計算機界面中的操作困難。實體編程工具更像是他們所熟悉的游戲形式——積木、遙控器和拼圖，對兒童的動作技能要求很低，如堆放、打開開關、按下按鈕、拼裝拆卸，因而使編程成為了一種手、腦直接作用的活動。

②采用簡化的編程語言。傳統(tǒng)的文本編程甚至部分圖形化編程規(guī)則中，依舊存在較多抽象的語法規(guī)則。實體編程將復雜的語法封裝到編程模塊中，盡量避免兒童與復雜編程語法的接觸，僅使用少量簡單的指令，如順序性指令（“前進”、“后退”、“暫停”、“左轉”、“右轉”）和執(zhí)行指令（“開始”、“停止”、“清空”）等。兒童憑借生活經(jīng)驗，可以在較短的時間內掌握編程規(guī)則，從而將更多的精力應用在創(chuàng)造性編程活動中。

③具有較強的現(xiàn)實互動性。實體編程構建了現(xiàn)實的互動環(huán)境，它使學習者有更多機會在更自然的教室環(huán)境中學習，如桌子或地板，而不是計算機屏幕前。在理想的情況下，這給了教師更多的靈活性來確定教室中編程活動的結構和時間[4]。實體編程不僅促進了學習者與現(xiàn)實環(huán)境的互動，也促進了他們與編程實體、與同伴之間的互動。這為同伴之間的合作與交流提供了極大的空間，使兒童在具體的合作編程過程中，可以直接指出、拿起自己認為存在問題的程序塊，并將它擺放到合適的位置，由此激發(fā)他們自我表達和相互干預、相互評價的意愿，有助于引發(fā)學習者與概念之間的交互。

二 實體編程在教育領域中的應用實例

實體編程在教育領域中有多種多樣的應用場景，并在不同場景中擔任不同的角色。歸納和討論實體編程在不同教育情境中的應用實例，能夠更好地揭示其背后的教育教學理念和教學形式，為今后實體編程設計、開發(fā)、應用、實踐提供指導方向。本研究基于文獻分析，將實體編程在教育教學中的應用歸納為以下幾個方面：

1 促進各類學科知識的學習

已有的研究成果顯示，實體編程涉及與數(shù)學、自然科學、系統(tǒng)科學、藝術等多個學科的結合，其目的在于幫助學習者掌握學科知識，開展探索性的學習活動，培養(yǎng)學科素養(yǎng)。

在數(shù)學方面，實體編程被用于訓練學習者的幾何思維。最典型的代表是美國麻省理工學院MIT實驗室開發(fā)的Logo語言和實體編程龜，以及MIT后來推出的Button Box、Slot Machine等編程工具[5]。學習者按一定順序按下按鈕、插放卡片，就能夠控制編程龜在地板上進退、轉向，利用編程龜?shù)男袆榆壽E繪制圖畫，由此深入體會幾何形狀、線段長度、角度等概念。與編程龜相類似的實體編程工具Curlybot則可以通過手勢動作控制小車行動軌跡繪制圖形，F(xiàn)rei等[6]用它來向兒童滲透微分等數(shù)學思想，如控制小車分段繪制圓形，就體現(xiàn)了“無線分割”的思想。

在自然科學方面，MIT實驗室的Resnick、Randy[7][8]等就實體編程如何輔助中小學生學習自然科學開展了大量的教育實驗。他們以電子磚（Electronic Bricks）、編程磚（Programmable Bricks）、“蟋蟀”（Cricket）等實體編程模塊為學習工具，組織學生進行簡單的科學實驗，從而發(fā)展其觀察能力、問題解決能力和自主探索能力，如使用電子磚搭建機器生物來觀察、模擬真實生物的行為。Resnick等[9]還將實體編程與物理知識結合，他們開發(fā)的比特球（BitBall）可以通過編程來控制在不同運動狀態(tài)下的發(fā)光規(guī)則，并可以記錄加速數(shù)據(jù)?；谶@些功能，學生通過編程探討與加速度（如重力加速度）相關的物理問題。

在系統(tǒng)科學方面，實體編程被用來幫助學習者討論一些系統(tǒng)的結構和演進規(guī)律。學習者經(jīng)常通過角色扮演的形式參與學習，對現(xiàn)象進行觀察、歸納和總結。MIT早期的一些實體編程產(chǎn)品，如編程珠子（Programmable Beads）、思考標簽（Thinking Tags）[10]，為兒童了解系統(tǒng)理論提供了方便。編程珠子是一種彼此之間可以通訊的可發(fā)光珠子，在一定的通信規(guī)則下，不同的串聯(lián)模式會導致不同的發(fā)光效果。教育工作者利用編程珠子指導兒童創(chuàng)建珠子發(fā)光的不同動態(tài)模式，從而了解去中心化系統(tǒng)現(xiàn)象?！八伎紭撕灐眲t被用在大學預科的學習中，利用該工具可以討論流行病毒的傳播模型和模因論，即思想在社會群體中的傳播模式。

在藝術方面，實體編程主要用于音樂教育，它打破了樂器對音樂學習的限制，幫助學習者通過編程活動了解樂理知識，并完成自己的音樂創(chuàng)作。Garaizar等[11]開發(fā)了3DU積木，將傳統(tǒng)玩具積木與移動設備相結合，學習者通過拼接積木（代表樂器和音符）再現(xiàn)簡單的旋律。Tung[12]和Schiettecatte[13]等開發(fā)的機器人系統(tǒng)Musicbot、AudioCubes也采用了連接塊的方式，支持學習者播放音樂，編寫旋律，自主探索音樂的動態(tài)變化。

2 促進高階思維能力的培養(yǎng)

實體編程不僅有助于具體的、良構的學科知識的學習，而且可以被用于培養(yǎng)學習者的高階思維能力。實體編程對高階思維能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在對“計算思維”和問題解決能力的培養(yǎng)。“計算思維”實質上是問題解決的過程，它包括利用計算機和其它工具幫助解決問題、邏輯化地組織和分析數(shù)據(jù)、通過算法思想支持自動化解決方案等步驟[14]。隨著2006年“計算思維”被提出，實體編程在算法思維、問題解決等思維能力的訓練上得到了越來越多的應用。

編程學習對計算思維技能學習的重要性已經(jīng)成為了一項共識。圖形化編程、機器人編程相關的大量文獻表明，編程教育與計算機科學之間存在著一種有機的聯(lián)系，是計算思維學習的一項有效工具。Lee[15]和Sar?tepeci[16]均在其研究中發(fā)現(xiàn)，學生的編程自我效能感、計算思維技能以及計算思維技能發(fā)展之間存在顯著的相關關系。實體編程使教師和學生避開復雜的電腦操作和文本代碼的編寫，將更多時間聚焦于實際問題向程序指令轉換的思考過程之中，因而可以更加有效地培養(yǎng)計算思維的能力。在實體編程的相關研究中，Turchi[17]和王丹力[18]均提出了基于實體編程發(fā)展兒童計算思維能力的觀點，Zaharija[19]提出在早教中使用實體編程和機器人編程來鼓勵兒童發(fā)展深入的邏輯思維能力。

在教育實踐當中，研究人員通過將實體編程與基于任務的學習相結合，從而開展一些測量、計算、策略制定教學活動。王丹力等[20][21][22]針對5～9歲的兒童開發(fā)了T-Maze等一系列基于迷宮游戲的實體編程產(chǎn)品，它們以迷宮為編程環(huán)境，學習者通過連接編程木塊控制虛擬人物在迷宮環(huán)境內走動，通過完成路線逃離迷宮和自主設計迷宮等任務來發(fā)展他們的問題解決能力和分析能力。Resnick等[23]則針對小學五年級女孩設計了一個“巧克力步道”活動，女孩們手持實體編程工具Cricket前往甜品店，實體編程工具將記錄女孩們不同行為下溫度傳感器感應到的溫度，并在計算機中以圖表的形式體現(xiàn)，以此來教會女孩們掌握一些收集、分析數(shù)據(jù)的關鍵概念。

3 促進協(xié)同建構能力的提升

許多實體編程產(chǎn)品都是以游戲產(chǎn)品的形式出現(xiàn)，它們不僅能夠更好地吸引學習者的興趣，還能構建真實的學習情境，增強學習者與環(huán)境、學習者個體間的協(xié)作互動，并通過這些互動作用獲得直接、間接的學習經(jīng)驗，完成對外部世界的自主建構，從而實現(xiàn)個人與個人之間、個體與環(huán)境之間協(xié)同建構能力的提升。

在MIT的“實體編程火車”項目中，Martin等[24]使用一款通過擺放代碼塊操控玩具火車的編程產(chǎn)品，使得學習者在碼放代碼塊的同時表述自己的想法，如創(chuàng)作一個故事，使編程與真實世界的生活相聯(lián)系。T-Maze與木英之等[25]開發(fā)的實體編程工具AlgoBlock均為學習者構建了一個迷宮主題的學習情境，學習者將自身代入學習任務中的虛擬角色，進行協(xié)作會話和社會交互，基于真實的任務情境，使他們的計劃和構建能力得以提高。Tarkan[26]采用實體編程的形式模擬烹飪環(huán)境，他們?yōu)?~11歲的孩子開發(fā)了一種編程語言Toque，它的使用場景是一個模擬的廚房，操縱游戲手柄可以在圖形化的廚房制作虛擬菜肴。斯德哥爾摩大學的Fernaeus等[27]通過實體編程空間，使得孩子可以通過在地方上放置不同的編程卡片控制屏幕的物體和角色，從而構建想象中的城市場景——這個編程空間充分利用各種物理資源，為孩子們提供共享的、集中的活動體驗。

三 實體編程教育應用的成果與不足

實體編程經(jīng)過多年的發(fā)展，目前在產(chǎn)品的多樣性和易用性上都有了較大幅度的提升。實體編程產(chǎn)品的數(shù)量、種類和功能不斷增多，生產(chǎn)成本和教學推廣成本不斷降低，產(chǎn)品易用性不斷增強，產(chǎn)品外觀變得更加美觀。如Tern和T-Maze產(chǎn)品使用了不包含電子元器件的輕便木塊作為編程實物模塊，通過攝像機拍攝編程塊，向計算機傳遞語義和句法信息供其分析，有效降低了產(chǎn)品成本，并增加了調試功能，給使用者帶來了更好的編程體驗。

此外，實體編程在教育教學方面的有效性也得到了諸多研究人員的肯定。大量研究表明，實體編程活動可以激發(fā)低齡學習者的學習興趣，提升學習效率，促進計算思維技能的培養(yǎng)。如Sapounidis等[28]在一項跨年齡研究中發(fā)現(xiàn)，相較于圖形化編程，年幼的兒童在實體編程過程中能夠更快地完成程序，且錯誤率更低，體現(xiàn)出了更高的探索精神。在其它教育實踐中，研究人員同樣發(fā)現(xiàn)，學習者能夠很快學會實體編程工具的使用方式，并且表現(xiàn)出十分積極的學習態(tài)度。如Horn[29][30]在一項名為“恐龍與機器人”的夏令營研究中發(fā)現(xiàn)，實體編程界面可以使沒有電腦使用經(jīng)驗的兒童獨立完成程序塊的連接，建立自己的項目。同時，對于女孩更能夠提升吸引力，使她們獲得愉快的編程體驗?？傮w而言，使用實體編程實施編程教育能夠使得兒童獲得較好的學習體驗，低幼兒童通過觸摸理解傳感器模塊的事件觸發(fā)，并通過編程活動與現(xiàn)實世界建立聯(lián)系，更好地發(fā)展他們的抽象、觀察、分析和創(chuàng)造能力[31][32]。

然而，從現(xiàn)有研究的內容、數(shù)量和質量來看，實體編程在教育領域中的應用仍存在較多不足?，F(xiàn)階段，實體編程教育研究的內容過于集中在產(chǎn)品開發(fā)上，缺少對理論研究、實證研究、教學資源開發(fā)的關注，與中小學校的教育實踐存在較大脫節(jié)，面臨的局限性可歸納為以下幾點：

①實體編程產(chǎn)品的教育屬性不夠突出。以產(chǎn)品開發(fā)為主題的實體編程研究，其研究重點主要在于實體編程工具的設計標準（如可調式、可兼容性）和技術實現(xiàn)方式。實體編程工具被包裝得越來越好，而實體編程的教學活動形式卻并沒有發(fā)生多少改變。如T-Maze與AlgoBlock問世時間相隔十多年，都是通過程序指令來控制虛擬角色在地圖中行走，大同小異。

②基于實體編程的實證研究相對匱乏。大多數(shù)研究者只是進行了非正式的教育實驗和產(chǎn)品測試，通過小樣本的教育實驗來證明研究者對實體編程教育功能的預設，或是通過對產(chǎn)品測試過程中被試行為、對話記錄的分析，來完成產(chǎn)品的評價。非正式實驗和測試的結果，并沒有在大規(guī)模課堂實踐中得到應用和推廣。在教育研究領域，目前僅有少量研究者開展了基于實證的實體編程教育功能的研究。如Strawhacker[33]等關注圖形化編程、實體編程、混合式編程等編程環(huán)境對幼兒理解編程概念的影響差異。然而，實體編程對不同階段、不同場景下兒童計算思維能力、問題解決能力、協(xié)作能力等多樣的綜合素質能力提升效果，目前相關實證研究成果較少；在教育實踐領域，對實體編程的教學目標、內容、策略和形式，不同年齡的學習者使用實體編程學習存在的認知差異，但這方面也沒有得到系統(tǒng)的研究討論。

③實體編程的教育功能趨向單一。越來越多的教師認為，實體編程的教育意義在于通過被簡化的編程形式教會年齡較小的孩子如何編程，從而忽略了實體編程相較于其它編程形式的獨特優(yōu)勢。如實體編程物理操作性的簡易性和直觀性更加有助于教師組織協(xié)作學習，增強學生之間的會話活動；實體編程工具與學生之間的強交互作用更加有助于教師創(chuàng)設具體的問題情境和教學情境，將學生引入教學內容。實體編程可與計算、識物、設計等認知活動進行有效結合，在綜合實踐類課堂、科學課堂、語言類課堂中均可以得到很好的應用。然而，廣大教師對這些優(yōu)勢尚未形成深刻的認識。

四 總結與展望

本研究從已有文獻出發(fā)，對實體編程的基本特征、教育應用案例和已有應用的成果與不足進行了歸納分析。實體編程在早期研究中主要被用于幫助低齡學習者進行學科素養(yǎng)的啟蒙，養(yǎng)成良好的思維習慣；之后又被用于構建編程環(huán)境，支持幼兒、中小學生計算機程序設計的學習。整體而言，實體編程的教育應用研究還處于初步發(fā)展階段，存在著重開發(fā)而輕實踐的普遍趨勢，但具有巨大的教育應用前景。本研究建議未來可從以下四個方面開展實體編程的教育研究：

①從兒童認知發(fā)展水平出發(fā)設計實體編程工具，根據(jù)不同年齡階段學習者的心智發(fā)展特征，設計與之相應的交互功能，以滿足特定的教學活動；②從課程標準出發(fā)設計實體編程課程，使學科知識與程序設計知識得到有組織的結合；③從兒童思維發(fā)展出發(fā)開展教學實證研究，即對兒童在實體編程教學中的知識能力獲取和認知規(guī)律進行探究，并從中歸納教育規(guī)律，修正理論框架，為實體編程工具和教學資源的開發(fā)、應用和評價提供正確的思路；④從生態(tài)建設角度開展多方協(xié)作研發(fā)，形成校、企、個人多方參與、相互支持的有機生態(tài)系統(tǒng)，并在該生態(tài)系統(tǒng)中形成配套的軟硬件產(chǎn)品、教學資源、理論方法，從而發(fā)展線上線下學習社區(qū)。

實體編程在我國的研究雖然還處于起步階段，但已經(jīng)迎來了較好的發(fā)展機遇。我國要想在教育領域開展實體編程研究，就應以前人為鑒，注重實證研究，加強校企合作，構建成熟的理論框架和課程體系，在未來發(fā)展出多樣的實體編程教育方法和理念。

[1]國務院.國務院關于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[OL].

[2]盧蓓蓉,尹佳,高守林,等.計算機科學教育:人人享有的機會——美國《K-12計算機科學框架》的特點與啟示[J].電化教育研究,2017,(3):12-17.

[3][25]Suzuki H, Kato H. Algoblock: A tangible programming language, a tool for collaborative learning[OL].< https://www.researchgate.net/publication/242383829>

[4][29]Horn M S, Jacob R J K. Designing tangible programming languages for classroom use[A]. International Conference on Tangible and Embedded Interaction[C]. Baton Rouge, Louisiana, USA: DBLP, 2007:159-162.

[5]Mcnerney T S. From turtles to Tangible programming bricks: Explorations in physical language design[J]. Personal & Ubiquitous Computing, 2004,(5):326-337.

[6]Frei P, Su V, Mikhak B, et al. Curlybot: designing a new class of computational toys[A]. Sigchi Conference on Human Factors in Computing Systems[C]. New York, NY, USA: ACM, 2000:129-136.

[7]Resnick M, Martin F, Sargent R, et al. Programmable bricks: Toys to think with[J]. Ibm Systems Journal, 1996,(3-4):443-452.

[8][9][10]Resnick M, Martin F, Berg R, et al. Digital manipulatives: new toys to think with[A]. Proceeding of the CHI’ 98 Conference on Human Factors in Computing Systems[C]. Los Angeles, California, USA: DBLP, 1998:281-287.

[11]Garaizar P, Pe?a O, Romero J A. Montessori in the mobile era: Building new learning experiences through tangible user interfaces[C]. Valencia, SPAIN:INTED, 2013:5158-5164.

[12]Le V T, Hung P D, Ngo T D. Musicbot: Edutainment with a reconfigurable robotic system[A]. International Conference on Advanced Technologies for Communications[C]. Hanoi, Vietnam: IEEE, 2016:457-461.

[13]Schiettecatte B, Vanderdonckt J. AudioCubes: A distributed cube tangible interface based on interaction range for sound design[A]. International Conference on Tangible and Embedded Interaction[C]. New York, NY, USA: ACM, 2008:3-10.

[14]張學軍,郭夢婷,李華.高中信息技術課程蘊含的計算思維分析[J].電化教育研究,2015,(8):80-86、107.

[15]Lee T Y, Mauriello M L, Ahn J, et al. CTArcade: computational thinking with games in school age children[J]. International Journal of Child-Computer Interaction, 2014, (1):26-33.

[16]Saritepeci M, Yildiz-Durak H. Analyzing the e?ect of block and robotic coding activities on computational thinking in programming education[OL].

[17]Turchi T, Malizia A. Fostering computational thinking skills with a tangible blocks programming environment[A]. Visual Languages and Human-Centric Computing[C]. Cambridge, UK: IEEE, 2016:232-233.

[19]Zaharija G, Mladenovi? S, Boljat I. Use of robots and tangible programming for informal computer science introduction [J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2015,(174):3878-3884.

[20]Wang D, Zhang C, Wang H. T-Maze: A tangible programming tool for children[A]. Adjunct Proceedings of theACM Symposium on User Interface Software and Technology[C]. New York, NY, USA: ACM,2011:127-135.

[21]Wang D, Zhang Y, Chen S. E-Block: A tangible programming tool with graphical blocks[OL]. .

[18][22][32]Wang D, Wang T, Liu Z. A tangible programming tool for children to cultivate computational thinking[OL].

[23]Resnick M, Berg R, Eisenberg M. Beyond black boxes: Bringing transparency and aesthetics back to scientific investigation[J]. Journal of the Learning Sciences, 2000,(1):7-30.

[24]Mcnerney T S. Tangible programming bricks: An approach to making programming accessible to everyone[OL].

[26]Tarkan S, Sazawal V, Druin A, et al. Toque: Designing a cooking-based programming language for and with children[A]. International Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI 2010[C]. Atlanta, Georgia, USA: DBLP, 2010:2417-2426.

[27]Fernaeus Y, Tholander J. Finding design qualities in a tangible programming space[A]. Sigchi Conference on Human Factors in Computing Systems[C]. New York, NY, USA: ACM, 2006:447-456.

[28]Sapounidis T, Demetriadis S, Stamelos I. Evaluating children performance with graphical and tangible robot programming tools[J]. Personal & Ubiquitous Computing, 2015,(1):225-237.

[30]Horn M S, Solovey E T, Crouser R J, et al. Comparing the use of tangible and graphical programming languages for informal science education[A]. Sigchi Conference on Human Factors in Computing Systems[C]. New York, NY, USA: ACM, 2009:975-984.

[31]Papavlasopoulou S, Giannakos M N, Jaccheri L. Reviewing the affordances of tangible programming languages: Implications for design and practice[A]. Global Engineering Education Conference[C]. Athens, Greece: IEEE, 2017:1811-1816.

[33]Strawhacker A, Bers M U. “I want my robot to look for food”: Comparing kindergartner’s programming comprehension using tangible, graphic, and hybrid user interfaces[J]. International Journal of Technology & Design Education, 2015,(3):293-319.

The Educational Applications and Enlightenments of Tangible Programming

FU Qian ZHANG Meng-yao

Tangible programming is a special form of programming with three basic characteristics of direct operation, simple programming and strong interaction. The application of tangible programming in education involves the integration of programming with multiple disciplines and the cultivation of students’ multiple abilities. At present stage, the research of tangible programming at home and abroad is in primary stage and still immature. After summarizing the existing education application cases of tangible programming, it was found that tangible programming had strong usability, and could well promote the learning of various kinds of discipline knowledge, the development of higher-level thinking ability, and the improvement of collaborative construction capability. However, there are also some existing problems, such as unremarkably educational attributes, lack of experimental study and solely educational function. Based on this, our assumptions were presented from four aspects of product design, curriculum design, research design, and ecological development for the development of tangible programming.

tangible programming; educational application; programming education

G40-057

A

1009—8097（2018）08—0108—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.12.016

基金項目：本文受中國科學技術館科研項目“基于STEAM理念的現(xiàn)代折紙科學展巡回展覽設計”資助。

傅騫，副教授，博士，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術及教育應用、創(chuàng)客教育，郵箱為fredqian@bnu.edu.cn。

2018年3月9日

編輯：小西